電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)
１引言
近幾年來，半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)元器件可靠性技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)：電性能的不可測(cè)性、環(huán)境與機(jī)械試驗(yàn)的不可模擬性、傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的不適應(yīng)性等，從而引出了新的可靠性技術(shù)研究課題。快速溫變?cè)囼?yàn)箱研究國外新的可靠性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并針對(duì)部分典型的、常用的和新型的**電子元器件的可靠性試驗(yàn)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。

２國外**電子元器件可靠性技術(shù)的
研究現(xiàn)狀
目前國外**電子元器件可靠性技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀是，可靠性與電子設(shè)計(jì)相結(jié)合?，F(xiàn)代可靠性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是將器件的失效物理與電路設(shè)計(jì)緊密地聯(lián)系在一起，使可靠性不是一個(gè)在*后階段才添加上去的附屬品，而是組成完整電路與設(shè)備不可缺少的部分。另外，各種可靠性試驗(yàn)、快速溫變?cè)囼?yàn)箱保證與評(píng)價(jià)技術(shù)不斷地發(fā)展；同時(shí)，也開發(fā)出許多新的失效分析技術(shù)和方法。

２．１新器件的可靠性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)

**電子元器件的可靠性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一般都采用美軍標(biāo)ＭＩＬ－ＳＴＤ－８８３。它對(duì)**Ｂ級(jí)（**級(jí)）和Ｓ級(jí)（宇航級(jí)）產(chǎn)品的試驗(yàn)方法、工藝控制和篩選程序都有相關(guān)的要求。但有些傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法已經(jīng)不能適應(yīng)新器件、新技術(shù)的要求。２．１．１ＰＥＭ試驗(yàn)和長期貯存可靠性評(píng)價(jià)
在所有的ＩＣ產(chǎn)品中，９８％是ＰＥＭ。它具有單件成本低、尺寸小和重量輕以及可以大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。快速溫變?cè)囼?yàn)箱隨著其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和用量的增長，其可靠性也得到了提高，而且是在過去的１０年里，在所有類型的元器件中，可靠性水平提高*快的一種；并不斷地?cái)U(kuò)展到航空、汽車和其它長壽命設(shè)備等**裝備與系統(tǒng)中。

ａ）ＰＥＭ的環(huán)境試驗(yàn)
目前國外的做法是，采用下列一些新的和較為常用的環(huán)境試驗(yàn)方法，用于評(píng)價(jià)ＰＥＭ的耐環(huán)境條件特性：溫度評(píng)價(jià)、快速溫變?cè)囼?yàn)箱溫度循環(huán)和熱沖擊、穩(wěn)定性焙烤、高加速應(yīng)力試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、老煉、耐潮性試驗(yàn)／潮氣引起的應(yīng)力敏感度試驗(yàn)、高壓鍋試驗(yàn)。
ｂ）ＰＥＭ的低溫分層實(shí)驗(yàn)
ＰＥＭ在低溫下使用會(huì)使材料變得很脆弱，就將帶來一些新的可靠性問題，其中，塑料外殼的分層和開裂就是*重要的問題之一。
國外進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：采用不同的封裝尺寸、基片尺寸、模壓材料和環(huán)境應(yīng)力，確定它們對(duì)ＰＥＭ經(jīng)過高（６０℃）、低溫?zé)嵫h(huán)后產(chǎn)生分層及其開裂量的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基片一封裝材料界面處的分層會(huì)嚴(yán)重地影響ＰＥＭ的可靠性。它會(huì)因球焊或楔形焊的切斷而引起直接或間歇的電失效，或形成滲透通路和出現(xiàn)集聚水分和離子沾污物的區(qū)域，快速溫變?cè)囼?yàn)箱增加器件腐蝕失效的可能性，從而危及其長期可靠性；另外，分層可能造成分離的塑料與基片表面產(chǎn)生相對(duì)的位移，從而損壞鈍化層和金屬化層。
ｃ）航空電子設(shè)備用ＰＥＭ的鑒定試驗(yàn)
封裝鑒定試驗(yàn)：高加速應(yīng)力試驗(yàn)（ＨＡＳＴ）和溫度循環(huán)試驗(yàn)（ＴＣ）是ＰＥＭ器件可靠性評(píng)價(jià)的重要手段之一。加速試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是，器件一旦接受評(píng)價(jià)就可收集到現(xiàn)場(chǎng)工作的失效數(shù)據(jù)。

ＨＡＳＴ的５％和ＴＣ的８％的失效表明，鑒定試驗(yàn)是有效的鑒別手段。可以把它用于器件和制造廠的選擇過程中，以確定ＰＥＭ的可靠性。
ｄ）ＰＥＭ長期貯存的可靠性評(píng)價(jià)
為了弄清ＰＥＭ的長期貯存可靠性，快速溫變?cè)囼?yàn)箱美國實(shí)施了３個(gè)研究項(xiàng)目，尤其是對(duì)如下兩種貯存方式進(jìn)行了重點(diǎn)的研究：作為獨(dú)立器件貯存；安裝在ＰＣＢ上，插入到系統(tǒng)中并運(yùn)送到使用現(xiàn)場(chǎng)，但永不使用，也不在短期內(nèi)回收。
研究表明，貯存于非通電條件下至少１０年的ＰＥＭ及其組件所發(fā)生的失效數(shù)極少；多數(shù)貯存條件對(duì)ＰＥＭ可靠性的影響很小，快速溫變?cè)囼?yàn)箱但對(duì)ＰＣＢ的影響較大。即ＰＥＭ在長期貯存條件下不會(huì)因腐蝕而出現(xiàn)明顯的退化，但在貯存的組件中觀察到ＰＣＢ上的一些線條受到腐蝕而失效。

存在差異，對(duì)于有類似失效機(jī)理的器件，還是可

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以制定出用于評(píng)價(jià)鑒定和可靠性評(píng)估的類似通用

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方法。

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美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室被公認(rèn)為是這一新興

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技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)，它開發(fā)的獨(dú)特技術(shù)可把復(fù)雜的

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機(jī)械系統(tǒng)和電子產(chǎn)品集成在一塊芯片上。桑迪亞

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對(duì)

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ＭＥＭＳ

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的興趣主要源于其在武器系統(tǒng)上的應(yīng)用

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潛力，目前正在確定

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ＭＥＭＳ

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的可靠性。